柔性钙钛矿太阳能电池(pero-SCs)是硅基光伏的有力补充,但其稳定性尤其在长期潮湿环境下仍远低于工业标准,这主要是由于水分子可透过柔性塑料基板渗透进入器件。传统疏水夹层虽能阻隔水分,但通常与极性钙钛矿前驱液不相容,因此难以用于钙钛矿薄膜下方。
柔性全钙钛矿叠层太阳能电池(TSCs)因其轻质特性在便携式与航空航天领域极具潜力,但其性能受限于窄带隙(NBG)子电池的界面损失,尤其是聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)引起的界面问题。
柔性钙钛矿太阳能模块是当前可再生能源技术中的关键创新,为实现可持续高效能源解决方案提供了路径。通过用易获得的SWCNT替代稀缺且昂贵的ITO,这项工作强调了SWCNT在提升柔性太阳能技术可持续性与可扩展性方面的潜力。研究亮点:效率突破:采用硫酸处理的单壁碳纳米管作为窗口电极,实现了刚性钙钛矿电池24.5%、柔性电池23%以及柔性模块超过20%的转换效率,创下了无ITO柔性钙钛矿太阳能模块的效率纪录。
柔性钙钛矿太阳能电池实现了高效可弯曲能量转换,为下一代可穿戴设备提供了可能。然而,从实验室原型到工业规模组件的转化进程,受限于印刷过程中钙钛矿胶体颗粒的非均匀沉积,导致光电转换效率下降。
本研究嘉兴学院周二军、北京化工大学于润楠和谭占鳌等人通过引入金属螯合物,调控钙钛矿薄膜的纳米力学性能。该策略不仅聚焦于薄膜的纳米力学特性,还揭示了其物理性能与机械柔韧性之间的内在联系。纳米力学-光电性能协同调控:系统阐明了金属螯合物通过静电作用与氢键调控薄膜模量与应变,同步提升载流子寿命与器件稳定性,为柔性光电器件设计提供新思路。
钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池兼具高效率与低成本的优势,具有巨大的发展潜力。近期,《自然》杂志同时发表的两项柔性钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池的研究,报道了该方向效率及稳定性的重大进展。图1.使用双缓冲层氧化锡的柔性钙钛矿/硅叠层太阳能电池,性能分析及各项参数对比。最终研制出的柔性钙钛矿-晶硅叠层电池效率高达33.6%,开路电压达到2.015V。
中国制造商表示,该叠层电池采用双缓冲层策略开发,既提升了界面粘附力,又保持了高效的电荷提取。图片来源:隆基中国光伏组件制造商隆基宣布,其1平方厘米柔性钙钛矿-硅叠层太阳能电池实现了33.35%的功率转换效率。在标准照明条件下测试时,1cm串联电池效率为33.35%,开路电压为1.996V,短路电流密度为19.77mA/cm2,填充因子为84.5%。
柔性钙钛矿太阳能电池是下一代便携式、可穿戴及建筑一体化光伏器件的理想候选者。这一双重功能促使EtOPACz在柔性基底上组装形成致密、均匀的分子层,从而增强界面附着力、改善钙钛矿薄膜质量并促进空穴提取。因此,采用EtOPACzSAM的f-PSCs实现了25.11%的卓越能量转换效率,为目前报道的f-PSCs中最高值之一。这些结果表明,极性醚链段工程为同时优化高性能f-PSCs的界面接触、电荷传输和机械耐久性提供了一条强有力的策略。
高温退火过程虽有利于提高CsPbI的结晶性,但其在柔性及叠层器件中的应用受限。基于此,刚性CsPbI太阳能电池实现了22.3%的冠军能量转换效率,柔性CsPbI器件则达到18.6%的效率。本研究展示了一种通用的低温制备策略,可用于获得稳定、高质量的黑色相CsPbI钙钛矿薄膜及器件,尤其适用于柔性光电器件。高效柔性器件突破:首次实现了无溴柔性CsPbI太阳能电池,效率高达18.6%,为当前柔性无机钙钛矿器件的最高纪录。